定位套加工钻Φ12孔的专用夹具设计【定位套筒】【含4张cad图纸+文档全套资料】
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机械工程学院工艺(工装)课程设计说明书题目:设计定位套零件中加工钻12孔工序的专用夹具设计内容:(1)零件图 1张(2)夹具装配总图 1张(3)夹具零件图 1-2张(4)课程设计说明书 1份原始资料:零件图1张;生产纲领为6000件/年指导教师： 专 业： 班 级： 姓 名： 日 期： 摘 要定位套零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差目 录摘 要II目 录III第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1零件的形状22.2零件的工艺分析2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择33.3 制定工艺路线43.3.1 工艺路线方案一43.3.2 工艺路线方案二43.3.3 工艺方案的比较与分析53.4 选择加工设备和工艺装备63.4.1 机床选用63.4.2 选择刀具63.4.3 选择量具63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定63.6确定切削用量及基本工时7第4章 钻孔夹具设计154.1研究原始质料154.2定位基准的选择154.3切削力及夹紧力的计算154.4误差分析与计算164.5零、部件的设计与选用174.6夹具设计及操作的简要说明18参 考 文 献19总 结20致 谢2123 第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。定位套零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是定位套零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45，该材料为45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。定位套零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。定位套共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，75外圆，30内圆，倒角钻孔。这一部份只有端面有1.6的粗糙度要求，粗车后半精车精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2). 右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；50的外圆，粗糙度为1.6；钻中心孔。粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，30的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本定位套假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像定位套这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理，时效处理。工序30 粗车右端面，粗车外圆50，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量。工序40 掉头，粗车左端面，粗车外圆75，注意各外圆留1mm的半精车余量。工序50 半精车右端面，半精车外圆50，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，车退刀槽。工序60 掉头，半精车左端面。工序70 钻中心孔通孔，先钻底孔20。工序80 车内孔车30到规定尺寸精度。工序90 钻孔12工序100磨内孔30H8，表面粗糙度达到0.8.工序110磨外圆50g6，表面粗糙度达到0.8.工序120 钳去毛刺。工序130 终检入库。3.3.2 工艺路线方案二工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理，时效处理。工序30 粗车右端面，粗车外圆50，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量。工序40 掉头，粗车左端面，粗车外圆75，注意各外圆留1mm的半精车余量。工序50 半精车右端面，半精车外圆50，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，车退刀槽。工序60 掉头，半精车左端面。工序70 钻中心孔通孔，先钻底孔20。工序80 车内孔车30到规定尺寸精度。工序90磨内孔30H8，表面粗糙度达到0.8.工序100磨外圆50g6，表面粗糙度达到0.8.工序110 钻孔12工序120 钳去毛刺。工序130 终检入库。3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理，时效处理。工序30 粗车右端面，粗车外圆50，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量。工序40 掉头，粗车左端面，粗车外圆75，注意各外圆留1mm的半精车余量。工序50 半精车右端面，半精车外圆50，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，车退刀槽。工序60 掉头，半精车左端面。工序70 钻中心孔通孔，先钻底孔20。工序80 车内孔车30到规定尺寸精度。工序90 钻孔12工序100磨内孔30H8，表面粗糙度达到0.8.工序110磨外圆50g6，表面粗糙度达到0.8.工序120 钳去毛刺。工序130 终检入库。3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。.工序是磨零件外圆面,这两个面的要求精度都比较高,从经济角度看,采用万能磨床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表12-47，选择双斜边二号砂轮。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“定位套” 零件材料为45，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种的性能比较，45的硬度HB为143269，表2.2-23 45的物理性能，45密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1004502005005005000大批生产45010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于4550，毛坯重量211.3213.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0045118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在45（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19）其中 l= l=5 l=23则： t= =9.13工序90 钻孔12 确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =工序100磨内孔30H8，表面粗糙度达到0.8.工序110磨外圆50g6，表面粗糙度达到0.8.1. 选择砂轮：WA46KV6P350x40x122. 切削用量的选择。砂轮转速n砂=1500 r/min，v砂=27.5m/s轴向进给量fa=0.5B=20mm工件速度Vw=10m/min径向进给量fr=0.015mm/（双行程）3. 切削工时。（1） 加工工序100 =0.819min（2） 加工工序110=1.606min第4章 钻孔夹具设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来钻圆周面上孔，加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位基准的选择由零件图可知：在对进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工采用端面和心轴定位，螺旋压板夹紧图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择底平面和两孔为定位基准来设计钻模，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制5个自由度。4.3切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用：钻床Z525，刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得：切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.4误差分析与计算该夹具以底面、两孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为12.5。该孔次性加工即可满足要求。由参考文献5可得：定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：4.5零、部件的设计与选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表6.3： 表6.3 移动压板公称直径L645208196.67M65工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 图6.1 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表6.4：表6.4 钻套dHD公称尺寸允差61212+0.018+0.007221810490.518衬套选用固定衬套其结构如图所示：图6.2 固定衬套其结构参数如下表6.5：表6.5 固定衬套dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差12+0.034+0.0161218+0.023+0.0120.52钻模板选用固定式钻模板，用4个沉头螺钉和2个锥销定位于夹具体上。4.6夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、两孔为定位基准，在定位环上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 参 考 文 献1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1932。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1995。3 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社，1991。4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社，1996。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社，2544。6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社，2544。7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。8 周永强，高等学校课程设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2542。9刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社，2542。11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1984。 12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2540：9-1
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